Тема: Глобальные экологические проблемы План: 1.Причины

Тема: Глобальные экологические проблемы
План:
1.Причины, особенности, классификация глобальных проблем.
2. Источники, механизмы, последствия разрушения озонового
слоя, «парниковый эффект», кислотные дожди. Пути их
решения.
Цивилизация на нашей планете до сих
пор жива благодаря тому, что люди,
становясь сильнее, в конечном счете умели
становиться и мудрее.
А. Назаретян
(доктор философских наук, профессор)
До середины 20 века в развитии человечества отсутствовало понятие
"глобальные проблемы"- как всеобщие проблемы мировой цивилизации. Что же
породило глобальные проблемы! Лишь на уровне философских обобщений
выдвигались идеи о связи деятельности человека с состоянием биосферы
(окружающей его среды, которая поддерживает жизнь на Земле.) Вы уже знаете, что
В.И. Вернадский в 1944 г. высказал мысль о том, что деятельность человечества
приобретает масштабы, сопоставимые с помощью природных сил.
Причины возникновения глобальных экологических проблем.
Эти проблемы возникли не сразу. Они зрели постепенно и во второй половине 20
века приобрели поистине планетарные масштабы. Причин их возникновения много,
наиболее очевидны и важны следующие из них:
1) демографический взрыв, в результате которого в течение каждых десяти лет
население Земли вырастает на величину, населению Китай. Это во многом
провоцирует продовольственную, энергетическую, сырьевую проблемы и как
следствие- экологическую проблему;
1) колоссальные масштабы человеческой деятельности.»Человек,- по словам
В.И.Вернадского, - становится могучей геологической силой». В результате научной
и технологической революции радикально изменяется окружающая природная
среда.
3)нерациональное потребление первичных природных ресурсов, наиболее
активно используемых в общественном производстве и мировом хозяйстве.
Технократическое мышление. Древний культ природы заменился культом
техники. Самое широкое распространение получила идеология покорения природы,
предельно высокое ее эксплуатации. Этот подход выражался в таких крылатых
фразах, »Человек-царь природы », «Нам не нужно ждать милостей от природы, взять
их у нее - наша задача».
Глобальный характер современных экологических проблем проявляется в
воздействии на все оболочки Земли - твердую, газовую, водную. При этом
антропогенная деятельность вышла далеко за пределы биосферы и распространяется
на глубокие горизонты литосферы, верхнюю часть атмосферы, глубоководные
впадины Мирового океана, околоземный Космос. Специалисты отмечают и еще одну
важную, новую черту современных глобальных экологических проблем. Если в
прошлом отрицательные последствия человеческой деятельности рассматривались
преимущественно по отношению к тем или иным компонентам природы, то в
настоящее время эти последствия наносят ущерб человеку, его здоровью и
благосостоянию. Экологические проблемы можно рассматривать как отражение на
условиях жизни людей социально - экономических, политических процессов,
противоречий, возникающих в системе связей человечества и природы в результате
интенсификации их взаимодействия. Глобальный характер современных
экологических проблем впервые в истории цивилизации создает зависимость каждой
национальной системы и всемирного хозяйства от развития обще планетарных
природных условий и социально - политических процессов.
Глобальные проблемы — это совокупность проблем человечества, возникших
во второй половине 20 века., угрожающих существованию мировой цивилизации. В
современной науке нет устойчивого перечня и единой классификации глобальных
проблем.
Классификация глобальных проблем.
Экологические «озоновая дыра» истребление лесов « парниковый» эффект
(глобальное потепление) «загрязнение окружающей среды: атмосферы, почвы, вод
Мирового океана, продуктов питания «стихийные бедствия: тайфуны ,цунами,
ураганы, землетрясения, наводнения, засухи «нарушение в окружающей среде,
связанные с освоением космоса и Мирового океана.
Экономические «продовольственная проблема» полюса развития: «Север-Юг»
проблема пределов экономического роста « истощение ресурсов» экономический
глобализм.
Социальные «демографическая проблема» Проблема охраны здоровья
(распространение опасных заболеваний: рака, СПИДА, типичной пневмонии...)
«проблема образования (1 миллиард неграмотных) «этнические,
межконфессиональные конфликты.
Политические «проблема войны и мира: возможность перерастания локальных
конфликтов в глобальные, опасность ядерной войны» сохраняющиеся полюса
противостояния, борьба за сферы (США-Европа - Россия - Азиатско-Тихоокеанский
регион) «различия политических систем (демократия, авторитаризм, тоталитаризм»
терроризм (международный, внутриполитический, уголовный).
Духовные «деградация "массовой культуры", девальвация моральных и
нравственных ценностей» уход людей от реальности в мир иллюзий (наркомания)
«рост агрессии, нервно-психических заболеваний, в т.ч. из-за массовой
компьютеризации» проблема ответственности ученых за последствия своих
открытий».
Вывод! Глобальные проблемы разнообразны, сложны, противоречивы. Они
настолько тесно переплетены и взаимосвязаны друг с другом, что уместнее
говорить о комплексе глобальных проблем.
Каково же сегодня ранжирование основных глобальных проблем? А. Кинг и Б.
Шнайдер, авторы модели «Римского клуба», называют четыре важнейшие проблемы:
1) демографическую; 2) экологическую; 3) продовольственную; 4) энергетическую;
Связь между ними очевидна. Рост населения приводит к усилению давления на среду
и ресурсы, нарастанию голода и нищеты. Демографическая и экологическая
проблема, в свою очередь, связаны с продовольственной. Тесная связь существует
между экологической и энергетической проблемами, которая имеет ряд аспектов :
истощение энергетических ресурсов; усиление энергетического потенциала,
усугубляющее парниковый эффект из-за загрязнения атмосферы; проблема
изменения структуры топливно-энергетического баланса Земли (1990 г. на нефть
приходилось 39%, на уголь - 27%, на газ - 22%, ГЭС - 6%, АЭС - 5%) - усиление доли
наиболее чистых видов топлива (газа ), возобновляемых и альтернативных
( « мягких») источников энергии. В целом это клубок взаимосвязанных проблем со
сложнейшим переплетением взаимодействий, причин и следствия, причем часто
последние перерастают в причины других явлений. Экологические проблемы
являются частью глобальных проблем человечества. Называя эти проблемы
глобальными, ученые стремятся подчеркнуть их значение для всей планеты, что они
затрагивают интересы всего человечества, т.е всех стран независимо от размеров
территорий, численности населения, уровня экономического развития. Глобальные
общечеловеческие проблемы характеризуются рядом важнейших признаков. Прежде
всего это масштабы проявления данных проблем, которые выходят за границы
одного, даже самого крупного, государства. Глобальные проблемы имеют
планетарные масштабы, характеризуются высокой степенью остроты, являются
комплексными, связанными друг с другом. Еще одной характерной чертой
глобальных проблем является их динамизм. Под ним понимают, во-первых,
увеличение числа проблем, которые причисляются к глобальным; во-вторых,
вероятность снижения или увеличения остроты той или иной из них.
К концу 20 столетия экологические проблемы, с которыми столкнулось
человечество (экспоненциальный рост населения, голод, загрязнение воздушного и
водного бассейнов,
деградации наземных экосистем, токсичных и ядерных отходов, снижения
биоразнообразия), резко обострились. В то же время появились новые глобальные
проблемы: парниковый эффект, разрушение озонового защитного экрана, кислотные
дожди, вторичное загрязнение и разрушение водных экосистем и д.р. Мы уже
говорили, что жизнь сохраняется потому, что вокруг планеты образовался озоновый
слой, защитивший биосферу от смертоносных ультрафиолетовых лучей.
Что такое атмосферный озон?
Озон в переводе с греческого означает «пахнущий». Такое название этому газу
дал в 1840 г. швейцарский химик Шонбейн. А спустя 25 лет известный французский
химик Сорэ доказал, что озон состоит из трех атомом кислорода. Причем в чистом
виде во всех своих ипостасях озон представляет угрозу - легко взрывается. Но в
чистом виде существует недолго, так как весьма неустойчив, является очень сильным
окислителем. С1881 г. начали различать тропосферный озон, который расположен от
поверхности Земли до 12 -17 км, и стратосферный озон {до 50 км). В этом же году
появилось подтверждение, что именно озон является причиной голубого цвета неба.
«Озон... всегда находился в ничтожных количествах в газовой среде биосферы.
Но эти ничтожные количества создают благоприятные условия для развития жизни
на нашей планете. Без них она не могла бы существовать». Эти слова принадлежат
В.И. Вернадскому. В атмосфере этот газ образует озоносферу - важнейшую часть
атмосферы, которая влияет на климат и защищает все живое на Земле от УФ излучения диапазона. В этом слое озон находится в очень разреженном состоянии.
Теоретически, если весь озон «сжать» до плотности воды и разместить по
поверхности Земли, то он образовал бы пленку всего лишь 2 - 4 мм толщиной,
причем максимум оказался бы у полюсов. Для сравнения толщина слоя,
образованного всеми газами земной атмосферы при тех же условиях, составит
примерно 8 км. Высотное же размещение озона таково, что максимум концентрации
приходится на высоту 18 - 36 км. Большая часть озона, следовательно, располагается
в стратосфере. Что касается тропосферы, то здесь озона меньше и его количество
изменениям как сезонным, так и вызванным загрязнением.
Тропосферный озон.
Тропосферный озон относят к парниковым газам. Он образуется в результате
электрических и грозовых разрядов. Ученые подсчитали, что ежегодно в атмосфере в
целом наблюдается около 16 млн. грозовых разрядов. Каждую минуту в различных
регионах мира на той или иной высоте в среднем возникает до 100 молний. За год
грозовые разряды образуют миллионы килограммов озона. И вот этот озон имеет
парниковое действие в два раза больше, чем углекислый газ. Эти газы «работают» в
разных областях поглощаемого ими спектра.
Тропосферный озон может образоваться и в результате фотохимических
реакций, идущих там, где солнечная радиация воздействует на антропогенные
примеси (прежде всего на окись азота и углеводороды, содержащиеся в выхлопах
автомобилей). Озон становится главным компонентом фотохимического смога.
Впервые этот смог появился в Лос-Анджелесе в 30-е гг. Здесь на узкой прибрежной
равнине, омываемой водами Тихого океана с запада замкнутой с севера, юга и
востока предгорьями и горами, в теплое время года, в особенности в жаркие дни,
понятия - смог лос-анджелесского типа. В отличие от лондонских смогов, где
главный действующий компонент сернистый газ, здесь нет сплошного тумана, и он
возникает в атмосфере при более низких концентрациях загрязнений. Но в
лос-анджелесском смоге «рождается» озон, который в значительных количествах
очень токсичен. Так, в Токио в июне 1997 г. было госпитализировано около б тыс.
человек, которые оказались жертвами этого смога. Поступление озона в тропосферу
в результате техногенеза значительно, и если не будет принято решительных мер, то
тропосферный озон напомнит о себе, участвуя в глобальном потеплении планеты и
влияя на все живое в результате фотохимического смога.
Стратосферный озон.
Если снижение концентрации тропосферного озона - благо, то стратосферного
озона -экологическая катастрофа. Почему? Несмотря на малое содержание
стратосферного озона, его роль в сохранении биологической жизни Земли
исключительно велика. Как уже отмечалось, молекулы озона поглощают жесткое
ультрафиолетовое излучение Солнца, которое разрушает органические молекулы.
Это относится и к молекулам ДНК, отмечающим за передачу наследственных
признаков. Озоновый слой, словно щит, не только оберегает живое вещество от
прямого разрушения, но и обеспечивает ход эволюции.
Разрушение озонового экрана.
При разрушении защитного озонового экрана Земли образуются озоновые
дыры. Разрушение озонового экрана обнаружилось каждый год над Антарктидой с
1975 г., а начиная с 1980 г., с сентября по ноябрь, содержание озона в стратосфере
этого региона снижается на 50% ежегодно. В 1987 г. озоновая «дыра» покрывала
территорию, равную площади США. В1988 г. Национальное управление по
аэронавтике и исследование космического пространства (HACA) США
опубликовало данные об уменьшении озонового столба над наиболее
густонаселенными районами Северной Америки, Европы, Китая и Японии на 3 %, а
над странами Скандинавии и Аляской - на б % . Позже над северным полюсом было
также замечено сокращение озонового столба на 10 % .
Озоновый столб.
Озоновый столб-это количество озона, через которое ультрафиолетовые лучи
должны пройти из верхних слоев атмосферы до поверхности Земли.
Уменьшение количества озона в результате деятельности человека оказывает
влияние на здоровье людей и климат Земли. Американские ученые полагают каждое
уменьшение озонового столба на 1% приводит к 2% - ному усилению
ультрафиолетовой радиации и 2,5% - ному, учащению заболеваний раком кожи.
Число смертельных случаев меланомы может возрасти до 30 тыс/год. Участятся
случаи катаракты глаз. Сократятся урожаи важных пищевых культур: кукурузы, риса,
сои, пшеницы. Снижение уровня по данным ВОЗ, снижение уровня содержания
озона в атмосфере существенно повысит количество онкологических заболеваний,
развитие катаракты, подавит фотосинтез растений.
Причины появления «озоновых дыр».
Причины появления объясняют по-разному. Возможно, это связано с
естественными циклами в природе, на которые раньше не обращали внимания.
Первоначально основной причиной разрушения озонового слоя считали воздействие
сверхзвуковых транспортных самолетов, которые загрязняют стратосферу водой и
оксидами азота, способными разрушать озон. Но высокая стоимость таких полетов
настолько замедлила развитие сверхзвуковых перевозок, что теперь они не
представляют существенной угрозы для озонового экрана. Однако в одном ученые
сходятся: фреоны (хлорфторуглеводороды - ХФУ ) и бромсодержащие холоны
способствуют разрушению озонового слоя. Эти химические вещества, созданные
человеком, широко используются в качестве аэрозолей, хладагентов, растворителей,
в огнетушителях. Попадая в стратосферу, под действием высокоэнергетической
ультрафиолетовой радиации хлорфторуглеводороды разрушаются, а атомы хлора,
выделяющиеся при этом, взаимодействуют с озоном.
Образовавшийся монооксид хлора взаимодействует с атомами кислорода и
восстанавливает хлор. Затем возникает цепная реакция разрушения озона. Один атом
хлора может превратить до 100 тыс. молекул, в молекулы. Атомы брома, выделяемые
из холонов, также превращают озон в кислород. Производство
хлорфторуглеводородов в мире высоко: только в США дают ежегодно половину
всего количества - 800 - 900 тыс. Хлор и фторзамещенные углеводороды не только
воздействуют на озон, но и отражают инфракрасное излучение, что может усугублять
парниковый эффект. Кроме того, ученые осознали, что хлор и фторзамещенные
углеводороды и сверхзвуковая авиация вовсе не единственные факторы, наносящие
ущерб озоновому слою.
Озоновая интрига.
По данным Росгидромета, в 2003 г. осенью площадь озоновой «дыры» над
Антарктидой достигла печального рекорда - 25 километров квадратных, а за
последние 20 лет озоновый слой в целом стал гораздо тоньше. В 2000 г. «дыра» была
даже больше прошлогодней, но имела округлую форму и располагалась над океаном,
поэтому не вызвала такой обеспокоенности. По мнению, одной группы ученых,
скорость разрушения озонового слоя в атмосфере заметно снизилась. Результаты
наблюдений со спутников, как считают в «Национальном» агенстве по аэронавтике и
исследованию космического пространства (США), свидетельствуют, что изменение
концентрации озона в атмосфере согласуется с изменением содержания в ней
разрушающих озон веществ -хлорфторуглеродов (фреонов), прежде широко
использовавшихся в холодильниках, кондиционерах и аэрозольных упаковках. В
настоящее время «озоновая дыра» вышла за пределы континента и по размерам (10
миллионов километров квадратных) превышает площадь США. Меньшая по
размерам «дыра» наблюдается и над Арктикой. Отмечается появление так
называемых «блуждающих дыр» площадью от 10 до 100 тысяч километров
квадратных, в других регионах, где потери озона достигают 20 - 40%, а нормального
уровня (около 0, Об мг/ метров кубических). Беспрецедентная аномалия озона, как по
уровню его дефицита, так и по размерам затронутой территории, была отмечена в
России. Согласно Росгидромету, в феврале 1995 г. над всем Северным полушарием, а
особенно над рядом районов Восточной Сибири вплоть до Урала зафиксировано
рекордное уменьшение концентрации озона - 40%, сохранявшиеся в течение 25
суток. К середине марта в отдельных районах оно достигло 50%. Как следствие, в
апреле и декабре отклонение от климатических норм составило 15%. Крайне
опасные для человека и многих животных последствия истощения озонового экрана
-увеличение числа заболеваний раком кожи и катарактой глаз. Из-за уменьшения
концентрации озона только на 1% происходит увеличение интенсивности УФ излучения у поверхности Земли на 15%. В свою очередь, это, согласно официальным
данным ООН, приводит к появлению в мире 100 тысяч новых случаев катаракты и 10
тысяч случаев рака кожи, а также вызывает снижение иммунитета как у человека, так
и у животных. Также высвобождают оксиды азота, разрушающие озон.
Следовательно, в случае ядерной войны ультрафиолетовая радиация может стать
такой же проблемой, как радиоактивные осадки. Выхлопные газы автомобилей и
удобрения в почве - тоже источники оксидов азота. Известно, что бром в виде
метилбромида, широко используемых в сельском хозяйстве, может разрушать озон.
Сколько его улетучивается в атмосферу, пока неизвестно. Предполагают, что большее
количества таких промышленных химикатов, как четыреххлористый углерод и
метилхлороформ, могут выделять заметные количества хлора. Одновременно
существуют явления и процессы, которые тормозят разрушение озона или
способствуют его образованию. Так, считается, что парниковый эффект приводит к
нагреванию атмосферы лишь вблизи поверхности Земли - в тропосфере, а в
стратосфере возможно охлаждение, замедляющее разрушение озона. Метан и
оксиды азота в тропосфере способствуют образованию озона.
Таким образом, действует комплекс противоположно направленных факторов.
Разрушение озона обусловлено поступлением в стратосферу ХФУ, (фреоновхладонов), оксидов азота.
Образование озона ускоряется, выделяющимися в тропосферу при сжигании
топлива. Следовательно, образование озона происходит, главным образом, в
тропосфере, а разрушение -стратосфере. Но даже если эти противоположные
процессы компенсируют друг друга, то вследствие перемещения озона из одного
слоя атмосферы в другой могут происходить нарушения естественного равновесия,
последствия которого пока неизвестны. Однако весьма вероятно, что этим
разрушается защитный экран Земли.
Фреоны способны находиться в атмосфере, не разрушаясь 70 -100 лет, поэтому
они всегда достигают озонового слоя и разрушают его. При этом каждый атом хлора
как катализатор способен разрушить до 100 тысяч атомов озона. До недавнего
времени в мире производилось около 1,3 миллион тонн озоноразрушающих веществ.
Около 35% производимого объема приходилось на США, 40% - на страны ЕС, 10
-12% - Японию, 7 -10% - Россию. Из других техногенных причин разрушения
озонового слоя называют уничтожение лесов, как основных постановщиках
кислорода в атмосферу. Зарегистрировано также разрушение озона при ядерных
взрывах в атмосфере, крупных пожарах и других явлениях, сопровождающихся
поступлением в верхние слои атмосферы оксидов азота и некоторых углеводородов.
Установлено также, что уничтожают озон полеты сверхзвуковых самолетов в
стратосфере, запуски космических ракет. Только один запуск авиакосмической
системы «Шаттл» приводит к потерям 10 миллионов тонн озона. 300 таких запусков
в год - и практически весь озон будет уничтожен.
В последнее время ученые высказывают предложение о существенном вкладе
природных явлений в процессы разрушения озона и возникновении «озоновых дыр».
К таковым относятся, например, 11 - летние циклы солнечной активности, выход
озоноразрушающих газов (водород, метан) из разломов земной коры, наличие
своеобразных восходящих вихрей над Антарктидой, способствующих рассеиванию
озона.
«Водородная бомба» для озонового слоя.
Причины истощения озонового слоя до конца не ясны. Не исключено, что у него
есть враги пострашнее фреонов. По крайней мере такой вывод следует из докторской
диссертации В. Л. Сывороткина «Глубинная дегазация Земли и глобальные
катастрофы», недавно защищенной на геологическом факультете МГУ. По его
мнению, разрушающими озон газами (прежде всего это водород) «дышит » Земля, и
по сравнению с этими «выдохами» любые антропогенные выбросы выглядят
ничтожными добавками. Автор объясняет и загадочное пространственное
распределение озоновых аномалий - «привязаны» к разломам в земной коре, из
которых и «сочится» водород. Итак, российский ученый выступил против
техногенно - фреоновой гипотезы, уже многие годы лежащей в основе
представлений о проблеме озонового слоя. И кроме необычайно интересных
научных выводов из его труда следует еще один, выходящих далеко за рамки науки и
отказ от фреонов вполне мог быть инспирирован такими технологическими
«авторитетами», как, например, «DuPont».
Согласно техногенной гипотезе, в стратосфере, где на высоте 20 - 25 км
простирается озоновый слой (концентрация озона здесь максимальна), входящий в
состав фреонов хлор под действием ультрафиолетовых лучей разрушает озон.
Выдвинувшие эту гипотезу в 1974 г. американцы М. Молина и Ш. Роуленд получили
Нобелевскую премию (правда, по странному совпадению, лишь в 1995 г.,
непосредственно перед тем, как Россия по Монреальскому протоколу с 1 января 1996
г. была вынуждена закрыть все свои предприятия, выпускавшие «вредную»
продукцию, например холодильники). По оценкам В. Л. Сывороткина, замена
фреонов обойдется «мировому сообществу» по меньшей мере, в 3 триллиона
долларов. После принятия Монреальского протокола из десятка производителей
фреонов на мировом рынке остались 3-4. Лидер среди них - «DuPont», производящий
так называемый альтернативный фреон -134, который якобы не разрушает озоновый
слой.
Известно, что американцы всегда демонстрировали свою крайнюю
«озабоченность» в связи с угрозой озоновому слою, якобы исходившей сначала от
СССР, а затем от России. Так еще лет 30 назад, они усмотрели ее в наших
сверхзвуковых самолетах, или тогда заметно превосходили американские. Когда же
сами американцы освоили производство подобной техники, выяснилось, что угроза
оказалась надуманной. Возможно, нечто подобное произойдет и на этот раз, ибо в
ряде областей найти замену фреонам пока не удается.
Отмеченные Нобелевской премией модельные расчеты Молины и Роуленда уже
с 1985 г. заметно противоречат наблюдениям. Озоновая «дыра» наиболее выражена в
Антарктиде, хотя 90% населения Земли и почти все производство и потребление
фреонов сосредоточены в средних широтах Северного полушария. То, что
содержание разрушающих озон газов повсюду почти одинаково, противники
фреонов пытаются объяснить перемешиванием газов в атмосфере. Однако
многолетние наблюдения заставляют усомниться и в этом. Из года в год ученые
наблюдают повышенную концентрацию метана над болотами или ацетилена в
Северном полушарии (его там содержится больше, потому что там его больше и
производят). И лишь «запретные» фреоны, поданным западных специалистов,
почему-то ведут себя нестандартно, предпочитая концентрироваться вдали от мест
техногенных выбросов. Объяснить, почему концентрация фреонов над Антарктидой
или в безлюдных тропических зонах выше, чем над крупными промышленными
центрами, где, по логике, и должны были бы наблюдаться озоновые «дыры», адепты
увенчанной лаврами техногенной гипотезы явно не в состоянии.
Между тем объяснение кажется очевидным - кроме техногенных есть и другие
источники фреонов, например: вулканы, так что озон разрушается, как и создается,
естественным образом. В химии атмосферы принято различать «хлорный»,
«азотный» и «водородный» механизмы разрушения озона. Первый, отмеченный
Нобелевской премией, знают все. О других известно меньше. А ведь основные
запасы водорода сосредоточены именно под земной корой и через ее разломы
поступают в атмосферу. Так вот, оказывается, все без исключения озоновые дыры
располагаются как раз над ними. Аномалии концентрации озона отмечены над
Гавайями, Исландией, Красным морем - местами наиболее значительных разломов.
«Дыра» над Антарктидой - результат того, что главные каналы дегазации срединно-океанические рифты -сходятся здесь. При наложении составленной В.Л.
Сывороткиным (по данным почти сотни станции, много лет исследующих состав
стратосферы) карты содержания озона над Россией на привычную геологическую
карту озоновые аномалии точно совпали с источниками выбросов водорода. По
мнению ученого, их учет поможет предсказывать не только озоновые аномалии, но
и... тайфуны, которые, похоже, несутся не куда попало, а вдоль разломов - как по
рельсам. Так что водородная гипотеза явно заслуживает не внимания
общественности, чем в свое время техногенно - фреоновая.
Решение проблемы.
Решение ее связано с международным сотрудничеством.
В1975 г. Всемирная метеорологическая организация (BMO) впервые выступила
с заявлением о воздействии на слой озона результатов деятельности человека и о
вероятных геофизических последствиях этого. А уже в 1977 г. по инициативе ЮНЕП
(Программа ООН по окружающей среде) в Вашингтоне было созвано специальное
совещание экспертов по озону. Был выработан и принят «Мировой план действий по
озоновому слою», который сейчас реализуется в рамках международного
сотрудничества. В Вене в марте 1985 г. подписана конвенция по охране озонового
слоя. А в марте1987 г. в Монреале было принято международное соглашение по
уменьшению и дальнейшему отказу от производства веществ, разрушающих
озоновый слой. Как известно, по Монреальскому протоколу 1987 г.,
ратифицированному более чем 170 странами, производство и использование
фреонов после 2010 г. будет запрещено (развитые страны отказались от них еще в
1996 г.). В настоящее время и во всех развитых странах, а также в Китае и Индии
принимаются меры по предотвращению и смягчению последствий озонового
истощения. В США, на долю которых приходилась половина всего мирового
выброса хлор и фторуглеводородов, в 1979 г. использование их в аэрозолях было
запрещено законом. Однако применений этих соединений в холодильниках и
кондиционерах после некоторого снижения в 70-х гг. вновь возросло.
Международная конференция по этой проблеме (Монреаль, 1987) приняла
резолюцию сократить выпуск хлорфторуглеводородов к концу 20 - го века на 50%. В
материалах Конференции, ООН в Рио-де-Жанейро (1992) отмечено, что есть
основания для беспокойства по поводу разрушения стратосферного озонового слоя
Земли. Монреальский протокол, общее содержание разрушающих озоновый слой
веществ в атмосфере продолжает увеличиваться. Это свидетельствует о том, что
принятые соглашения, если и выполняются, то не всеми странами. В связи
правительствам всех стран предлагается ратифицировать или принять Монреальский
протокол и поправки к нему 1990 г. Это означает, что развитые страны должны в
кратчайшие сроки сделать взносы в целевые фонды по озоновому слою и создавать
передаче технологий замены ХФУ развивающимся странам. Но даже если бы эти
вещества были запрещены сегодня, планете требуется 100 лет для ликвидации
последствий современного истощения озона. К тому же не известно согласятся ли
развивающиеся страны оказаться от выгод использования ХФУ. Между тем ученые
пока не могут прийти к единому мнению о том, как отказ от фреонов сказался на
состоянии озонового слоя. И это далеко не единичный пример разных выводов
специалистов по поводу изменения атмосферных процессов.
Физические причины глобальных изменений климата.
Эти причины изучаются давно. Сегодня его основной движущей силой принято
считать так называемый парниковый эффект, который создают парниковые газы. По
крайней мере, такой позиции придерживается большинство ученых в рабочих
группах Рамочной конвенции, ООН по изменению климата. Однако существует и
другая точка зрения: некоторые исследователи считают, что нынешнее потепление лишь один из этапов естественной смены климатических циклонов. Под парниковым
эффектом понимают возможное повышение глобальной температуры планеты в
результате изменения теплового баланса, обусловленное постепенным накоплением
парниковых газов в атмосфере. Основным парниковым газом является диоксид
углерода. Его вклад в парниковый эффект, по разным данным, составляет от 50 до
65%. К другим парниковым газам относятся метан (около 20%), оксида азота
(примерно 5%), озон, фреоны (хлорфторуглероды) и другие газы (около 10 -25%
парникового эффекта). Основным антропогенным источником поступления
углекислого газа в атмосферу является сжигание углеродсодержащего топлива
(уголь, нефть, мазут, метан). Основными постановщиками углекислого газа за счет
сжигания ископаемого топлива (нефть, уголь) служат развитые страны. В целом они
выбрасывают его во много раз больше развивающихся стран. Среди «рекордсменов»
можно назвать США, Китай, Японию, Великобританию, бывший СССР. Вся Африка
выбрасывает углерода за счет сжигания ископаемого топлива в 8 раз, а вся Южная
Америка в 2 раза меньше, чем США. Ныне только от теплоэнергетики в атмосферу,
поступает около 1 т углерода на человека в год; по прогнозам, в первой половине
21-го столетия выброс достигнет 10 миллиардов тонн. Согласно Ю.В. Новикову
(1998 г.), доли некоторых государств - в глобальном выбросе углекислого газа таковы:
США - 22%, Россия и Китай - по 11%, Германия и Япония - по 5%, остальные страны
- около 46%. Вследствие парникового эффекта среднегодовая температура на Земле
за последнее столетие повысилась на 0,3 - 0,6 С. В настоящее время увеличение
концентрации углекислого газа происходит примерно со скоростью 0,3 - 0,5% в год.
Увеличивается содержание и других парниковых газов: метана -1%, оксида азота - на
0,2% в год. По разным источникам, удвоение содержания парниковых газов, которое
может произойти во второй половине текущего века, вызовет повышение
среднегодовой температуры планеты на 1 -3,5 С.
Парниковый эффект.
Его считают причиной глобального потепления, которое наблюдалось в
последние 20 лет 20-го столетия. Так, 1998 г. побил все рекорды: в Нью-Йорке в
течение 40 дней температура не падала ниже 31 градуса цельсии, суровая засуха
привела к тому, что в США впервые сброс зерна упал ниже потребностей страны. На
Ямайке пронесся страшный ураган, лишив крова 500 тысяч человек. Муссонные
дожди затопили 2/3 территории Бангладеш - 25 млн людей потеряли жилище. В
Антарктиде откололся гигантский айсберг длиной 130 км. Жарко было и в Европе.
Глобальное потепление объясняют тепличным эффектом (по-английски «эффект
гринхауз»). Чем же он вызван? Миллиарды тонн углекислого газа ежегодно
поступают в атмосферу при сжигании дров, угля, нефти, газа. Миллионы тонн
метана каждый год выделяются при разработках газа и гниении органических
остатков. Кроме того, в атмосфере увеличивается содержание водяного пара. Все
вместе эти газы и создают парниковый эффект. Как стеклянная крыша в парнике,
пропуская солнечную радиацию, не дает, уходить теплу, так и накопившиеся в
атмосфере «парниковые газы», задерживая длинноволновое инфракрасное тепловое
излучение Земли, не дают уходить теплоте в космос. Солнечный свет, проходя через
стратосферу и тропосферу, достигает поверхности Земли. Поглощенная Землей
теплота излучается в окружающее пространство. Но только часть тепловых лучей,
достигающих стратосферы, рассеивается в космическом пространстве.
Парниковые газы - водяной пар, углекислый газ, метан, фтор и хлорсодержащие
углеводороды, закись азота - прозрачны для солнечного света, как стеклянная крыша
парника, но задерживают тепловое инфракрасное излучение нагретой солнцем
земной поверхности. Парниковое «одеяло» из газов делает нашу планету пригодной
для жизни. Если бы парниковых газов в атмосфере не было, то средняя температура
земной поверхности упала бы на 33 градуса цельсии, с +14 градусов цельсии до -19
градусов цельсии, и наша Земля превратилась в ледяной шар. Кстати, адская жара на
Венере, атмосфера которой на 97% состоит из углекислого газа, непосредственно
связана с парниковым эффектом, который обеспечивает прирост температуры на 523
градуса цельсии. На холодной планете Марс парниковый эффект повышает среднюю
температуру лишь на 10 градусов цельсии.
Количество парниковых газов в воздухе стало заметно расти после начала
промышленной революции в Европе, около 1750 года. Изменения концентрации
углекислого газа в атмосфере проводятся с 1850 года. За это время она выросла с
0,028% до 0,037% (2000 год), или в 1,3 раза.
По расчетам американских ученых, в 1988 г. в атмосферу ушло 5,5 миллиардов
тонн углерода от сжигания ископаемого топлива и 2,5 миллиардов тонн - от сжигания
лесов Амазонки. Более 40% выбросов приходилось на США и СНГ, к ним
приближаются другие развитые страны.
Энергетический бум уходящего столетия увеличил содержание углекислого газа
в атмосфере на 25%, а метан - на 100%. Если рост добычи и использования топлива
будет идти такими же темпами, то к 2010 г. будет выбрасываться около 10
миллиардов тонн углерода в год, и концентрация углекислого газа в атмосфере
значительно возрастет. За последние 100 лет потепление на Земле составило 0,5 - 0,7
градусов цельсии: в 1890 г. средняя температура была приблизительно 14,5 градусов
цельсии, а в 1990 г. -15,0 -15,2 градусов Цельсия. Большинство ученых считают это
следствием парникового эффекта.
Следствие парникового эффекта вызывающее наибольшие опасения, - это
подъем уровня Морового океана. Международная конвенция климатологов в
Австралии (1988) прогнозировала к 2030 - 2050 гг. повышение температуры на 1,5 4,5 градусов цельсии, что может вызвать подъем уровня океана на 50 -100 см, а к
концу 21-го века - на 2 м. Трудно предсказать все страшные
последствия повышения уровня моря. Людей ждет не только «всемирный
потоп», могут усилиться засухи и пожары. Огромные лесные массивы в результате
сгорания станут дополнительными источниками углерода, что усугубит потепление.
Климат Земли с каждым годом становится мягче, а в Арктике теплеет в 2 - 3 раза
быстрее, чем на всей остальной планете, последние 100 лет температура выросла на 4
- 5 градуса цельсии. Границы Морских льдов смещаются все дальше и дальше на
север. Скорость таяния здешних льдов, год от года растет и, если эта тенденция
сохраняется, уже к 2060 г. ледниковый покров в Северном Ледовитом океане может
излучать. Вместе с быстрым ростом уровня ультрафиолетового облучения это уже
ближайшие годы может серьезно сказаться на экосистеме и населения региона.
Арктические льды быстро сокращаются и по площади, и по толщине. Данные
полученные как со спутников, так и с подводных лодок, свидетельствует: в 1990-е
годы ледяные отложения сократились на 40% по сравнению с 1960-ми. Особенно
заметил потепление в материковой части Арктике - на Аляске, северо-западе Канады
и побережье Северного Ледовитого океана, и территории Арктики относится: Дания,
Исландия, Россия, США, Финляндия, Швейцария, Канада. В результате уникальный
животный и растительный мир Арктики и образуют низшие ее коренных жителей,
оказавшись на грани. Коренные жители Заполярья взывают к главам государств, чья
территория примыкает к Арктике, с просьбой помочь им адаптироваться к
последствиям изменения климата и принять согласованные меры для замедления
этого процесса.
Касается всех.
Среднегодовая температура в Арктике повышается вдвое быстрее, чем в других
регионах планеты, быстро сокращается площадь вечной мерзлоты, леса
устремляются к северу, а некоторым животным (прежде всего - белым медведям)
становятся все труднее приспосабливаться к этим изменениям. Более того,
потепление ставит под угрозу само существование конкретных народов Заполярья их пропитание и жизненный уклад всецело зависят от здешнего растительного и
животного мира. Повышение температуры, может привести к тому, что исчезает
растительность, которой кормятся дикие олени, а изменение путей их миграции
сделает охоту на них невозможной для части аборигенов. Уменьшение толщины
полярного льда представляет серьезную угрозу для тех, кто занимается промыслом
морских животных. Удлинение влажного сезона привлечет в Арктику не
свойственных этому району насекомых. А с ними и инфекции, к которым уместного
населения нет иммунитета. Большими неприятностями для жителей побережья
грозит и усиливающаяся эрозия почв. Впрочем, в докладе говорится не только о
негативных последствия перемен - ученые признают, что в некоторых местах
хозяйственная деятельность может даже активизироваться, упроститься судоходство
и доступ к месторождениям нефти и газа. Но, по мнению специалистов, основное
значение ОКВА (оценки климатического воздействия на Арктику) заключаются в
том, что Арктика - яркий пример крайне уязвимой по отношению к климатическим
переменам экосистемы, которой к тому, же принадлежит особая роль в регуляции
климата на Земле. То, что происходит там, оказывает заметное влияние на весь мир. В
вечной мерзлоте и в океанских отложениях содержатся гигантские запасы углерода, и
если они высвободятся, это серьезно отразится на всей планете.
Удастся ли остановить «большое таяние»?
Ну у кого не вызывает сомнения, что потепление радикально, преобразит жизнь
в Арктике, где, в частности, обитает около 600 млн. птиц. С таянием вечной мерзлоты
будут повреждены фундаменты многих сооружений, выйдут из строя зимники, под
угрозой окажутся многочисленные трубопроводы. Впрочем, больше всего ученые
обеспокоены тем, что страны - члены Арктического совета проигнорируют
содержащиеся в нем предупреждения. «Большое таяние уже началось, - убежден
Николя Солтман, руководитель программы климатических изменений Всемирного
фонда дикой природы. - Жизнь на Земле изменяется до неузнаваемости с потерей
ледяного покрова на Северном полюсе и подъемом уровня морем, которые станут
угрожать многим родам планеты». Как следует, климатические перемены происходят
гораздо быстрее, чем полагалось прежде. Чтобы предотвратить их или хотя бы
ослабить их последствия, масштабы которых пока даже толком не оценены, нужны
безотлагательные действия, прежде всего приарктических стран. Угроза Арктике это предупреждение для остального мира - справедливо считают представители
северных народов. Лишь защитив Арктику, удастся спасти планету. Между тем
последствия таяния льдов Арктики для всей планеты еще придется изменить. Вот
лишь одно из самых очевидных: лед отражает солнечный свет лучше других
поверхностей, и если он исчезнет на огромной площади, отражательна способность
Земли снизится, так что наша планета станет получать от солнца больше энергии, и
скорость потепления еще возрастет.
Если произойдет облом Западно-Антарктического ледникового щита, это станет
бедствием для трети населения Земли, проживающего в приморских городах,
расположенных, ниже уровня моря. Даже при умеренном повышении уровня моря
будут затоплены такие города, как Шанхай, Каир, Роттердам, Венеция. Повышение
температуры вызовет и другие негативные последствия: сместятся климатические
зоны, ареалы выращивания сельскохозяйственных культур. Во многих районах
участятся наводнения, в других - засухи. Возможно, Гольфстрим не будет достигать
северо-востока Европы, что вызовет похолодание в этой части Земли. Увеличатся
частота и интенсивность ураганов, дождей, снегопадов, зимних паводков, пожаров в
сухих лесах и степях. Все вместе повлияет на производство продовольствия и
водоснабжение. Резервуары с вредными отходами будут затоплены, и произойдет
загрязнение поверхностных и грунтовых вод. Глобальное потепление климата и
обусловленное им повышение уровня Мирового океана многим ученым
рассматривается как величайшая катастрофа не только для отдельных экосистем, но
и биосферы в целом:
1. В случае повышения уровня океана на 1,5-2 м под затопление попадает
около 5 млн км квадратных земель, причем наиболее плодородных и
густонаселенных. На них проживает около 1 млрд. человек и собирается почти
треть урожая многих сельскохозяйственных культур. Вынужденные переселения
народов глубь материков чреваты военными конфликтами и социальными
потрясениями.
2. Помимо подъема уровня океана потепление климата будет сопровождаться
увеличением степени неустойчивости погоды, смешением границ природных зон,
ростом числа штормов и
ураганов, ускорения темпов вымирания животных и растений. Следствием
этого, очевидно явится резкое обострение продовольственной проблемы.
3. Уменьшение различий температуры на полюсах и экваторе (в основном за
счет более сильного потепления полюсов) вызовет, в свою очередь, подтаивание
вечномерзлых почв (таковы в России около 2 млн км квадратных) и высвобождение
из них огромных количеств метана, что усилит эффект.
4. Изменение климата может оказать негативное влияние на здоровье людей
как вследствие усиления теплового стресса в южных районах, так и из-за
распространения многих видов заболеваний.
Вышеизложенное дало основание Международной конференции по проблеме
изменения климата (Торонто, 1979 г.) заявить, что «... конечные последствия
парникового эффекта могут сравниваться только с глобальной ядерной волной».
Сработает ли прогнозируемый сценарий? В природе действуют и обратные
связи. Фотосинтез и мировой океан являются буферной системой, потребляющей
углекислый газ. Но в какой мере они могут компенсировать избыточное поступление
в атмосферу углекислого газа? С другой стороны, запыленность атмосферы
вследствие промышленных выбросов твердых частиц может препятствовать
поступлению теплового излучения на Землю, как, например, после извержения
вулкана. Пылевое облако настолько снизило солнечную радиацию, что похолодание
привело к увеличению снежного покрова. Это, в свою очередь, вызвало гибель на
близлежащей территории 90% молодых зайчат, а через 3 года было зафиксировано
снижение поголовья рыси, которая погибала из-за недостатка пищи. И все-таки из-за
неопределенности ситуации нельзя отказываться от стратегического планирования,
мириться с уничтожением лесов, выбросом в атмосферу парниковых газов. На
совещании, ООН по охране окружающей среды в Гааге (1989) Бразилия предложила
создать специальный фонд для оказания экологической помощи развивающимся
странами. Если бы каждая страна платила по 1000 долларов за тонну выброшенного
в атмосферу углекислого газа, то за год накопилась бы сумма, достаточная для
погашения внешнего долга стран «третьего мира» и финансирования программ по
защите климата. На Конференции по охране окружающей среды в Рио-де-Жанейро
(1992) была принята Конференция ООН об изменении климата, в которой записано,
что участвующие страны «преисполнены решимости защитить климатическую
систему в интересах нынешнего и будущего поколений». Конечная цепь Конвенции добиться стабилизации концентрации парниковых газов в атмосфере на уровне, не
допускающем опасного воздействия на климатическую систему. При этом 25
развитых стран, а также страны осуществляющие переход к рыночной экономике,
включая Россию, должны взять на себя обязательства: вернуться к уровням выбросов
парниковых газов 1990 г., предоставить финансовые ресурсы, передать безопасные
технологии другим заинтересованным сторонам и др. С начала 1990-х решение
проблемы снижения выбросов парниковых газов стало одной из приоритетных задач
мирового сообщества. Первым практическим шагом к ее решению считался
Киотский протокол, подписанный в декабре 1997 года. Его основной целью
объявлено сокращение развитыми странами к 2008 - 2012 годам суммарных
выбросов в атмосферу углекислого газа на 5,2% по сравнению с выбросами 1990
года. На развивающиеся страны Протокол вообще не возглавляет никаких
обязательств, кроме пожеланий перейти по возможности на использование
энергосберегающих технологий. По договоренности Протокол вступает в действие
после ратификации его странами, вместе выбрасывающими в атмосферу не менее
55% углекислого газа. Его ратифицировали 120 стран (включая Европейский союз,
Японию, Китай и Индию), производящих примерно 44% углекислоты. Три года
назад Соединенные Штаты, ответственные на 36% выбросов углекислого газа,
вышли из Протокола. На долю России приходится 17% мировых выбросов, и
поэтому для судьбы Киотского протокола ее позиция оказалась решающей. После
некоторых лет колебаний Россия высказалась в пользу его ратификации. С16
февраля 2005 года Киотский протокол вступает в действие.
Однако крупнейший загрязнитель атмосферы - США - по-прежнему не
собирается ратифицировать Протокол. Именно по - этому представители Полярной
конференции инуитов заявили в Милане, что обратятся с жалобой на США в
Межамериканскую комиссию по правам человека с тем, «чтобы провести оценку и
объявить, что человеческая деятельность, приводящая к выбросам парниковых газов,
действительно нарушает права инуитов всего мира». Ватт-Клотье заявила, что если
не будут приняты долгосрочные обязательства по уменьшению выбросов
парниковых газов, то традиционный образ жизни и традиционная культура инуитов
исчезнут с лица Земли. Действительно, опасность вполне реальна, и только научный
анализ даст ответ на вопрос, можно с ней справиться или нет. Недаром Владимир
Иванович Вернадский говорил о неизбежности и необходимости перехода к
ноосфере, сфере разума, чтобы обеспечить сохранение и развитие цивилизаций. В
1997 г. в японском городе Киото рядом стран был подписан протокол о снижении
выбросов парниковых газов. Однако в 2001 г. американский президент Дж. Буш
отказался ратифицировать этот документ.
Борьба с потеплением климата.
Она должна вестись в сочетании местных государственных мер с
«международными». Система мер каждого уровня должна предусматривать:
1) использование передовых технологий;
2) энергоснабжение;
3) комплекс экономических, юридических и воспитательных мер.
Важнейшая цель при реализации этих мер - сокращение выбросов в атмосферу
парниковых газов, в первую очередь углекислый газ.
В последнее время разрабатываются новые технологии, в которых углекислый
газ используются в различных отраслях хозяйства. Только в США таких проектов
разработано около 60. Особой поддержкой пользуются проекты, в которых
углекислый газ используется для дальнейшей добычи нефти из законсервированных
отработанных скважин. Согласно этой технологии, углекислый газ вводится в
скважину, растворяется в нефти, увеличивает ее объем, уменьшает вязкость и тем
самым обеспечивает ее подъем. Расчеты показали, что этот метод позволяет извлечь
10 -15% остающейся в скважине нефти.
В ряде международных документов намечены пути сокращения углекислого
газа: 1) развитие альтернативной энергетики и улавливание углекислого газа из
дымовых газов ГЭС;
2) энергосбережение (если бы все индивидуальные страны снизили
энергоемкость своего производства и быта до японского уровня, то мировое
потребление энергии сократились бы на 36%);
3) предотвращение вырубки лесов, массивов.
Кроме перечисленных мер, большое значение приобретает международные
соглашения по сокращению выбросов. Страны, которые взяли на себя обязательства,
связанные с сокращением выброса в атмосферу углекислого газа. Инициатива
принятия подробных обязательств, принадлежит Всемирной конференции по
изменениям в атмосфере (Торонто, 1988), которая предложила странам сократить к
2005 г. выбросы углекислого газа примерно на 20% от уровня 1988 г. Роль
первопроходцев взяли на себя индустриальные страны (за исключением США и
бывшего СССР). В России с введением в 1991 г. закона «Об охране окружающей
природной среды» углекислый газ отнесен также к разряду учитываемых и
контролируемых веществ. Существенное влияние на международное
сотрудничество по борьбе с потеплением климата оказала международная
конференция в Рио-де-Жанейро.
Кислотные дожди.
Являются другим видом загрязнения атмосферы, не признающим
государственных границ. Во многих странах (вначале в Скандинавии, а затем в
США, Канаде, Северной Европе, Японии и др.) ученые обнаружили, что дождевая
вода, оказалась бы, самая чистая в природе, содержит большое количество кислот.
Причина этого - выброса в атмосферу оксидов серы и азота.
ОКСИДЫ серы и азота поступают в воздух при сжигании ископаемых видов
топлива, первое место среди которых занимает каменный уголь (до 90%), на втором
месте - нефть, значительно уступает им газ. Оксиды азота NO(x) образуются в
основном при сжигании топлива автомобильным транспортом. В 1983 г. тепловые
электростанции при сжигании угля и нефти выбросили в атмосферу 16,8 млн т серы,
или 87% всех оксидов серы, выброшенных в том же году..
При сжигании угля и нефти образуются диоксид и триоксид серы. В атмосфере
SO(2) окисляется SO(3). Образовавшийся триоксид реагирует с водяным паром,
образуя серную кислоту. Серная кислота присутствует в воздухе в виде легкого
тумана, состоящего из крошечных капель. Сгорая, топливо образует также оксиды
кальция и железа, которые вступают в реакцию с серной кислотой. Количество
содержащихся в городском воздухе твердых частиц сульфатов кальция и железа и
капелек серной кислоты может достигать 20%. Ветер разносит эти загрязнения на
сотни километров от места их выброса: возникают туманы и смоги. Оксиды азота
окисляются в воздухе и тоже растворяются в капельках воды, образуя азотную
кислоту. Эти две кислоты «H(2) SO(4) и HNO(3)», а также их соли и обусловливают
выпадение кислотных дождей. На растения, почву и воду выпадают также сухие
частицы в виде солей. Естественная дождевая вода имеет слабокислую реакцию
(рН=6), так как находится в контакте с СО(2), (естественный компонент атмосферы)
и растворяет ее, образуя слабую угольную кислоту. Однако дожди, выпадающие в
Новой Англии, например, имеют иногда рН=4 - весьма необычное явление для
дождевой воды. В других регионах мира часто наблюдаются дожди с рН ниже 4. Для
определения кислотности растворов используют шкалу рН, в основе которой лежит
концентрация в растворах ионов водорода. Амплитуда шкалы рН - от 0 до 14. Уксус
имеет показатель рН=2,5; рН, равная 7, показывает, что среда нейтральная
(дистиллированная вода), рН питьевой соды больше 8. Атмосферные осадки с
показателем рН ниже 5,6 получили название «кислотные дожди». По содержанию
кислоты современные дожди соответствуют сухому вину, а часто и сухому вину.
История проблемы.
Термин «кислотные дожди» появился в 1872 г. Его ввел английский
химик Р. Смит опубликовавший книгу «Воздух и дождь: начало
химической климатологии». В нашем столетии первым обратили
внимание на пагубное действие кислотных дождей жители
Скандинавских стран: в реках и озерах изменился видовой состав рыб,
гибли лосось и форель. Рыбаки за сезон не могли поймать ни одного
хариуса там, где недавно он был в изобилии. Снег в горах стал серого
цвета. Деревья раньше времени сбрасывали листву. Те же симптомы
вскоре появились в США, Канаде, Западной Европе. Все названные
процессы происходили вдали от городов и промышленных центров.
Понадобились годы исследований, чтобы понять сущность и причины
этих явлений, осознать масштабы надвигающейся опасности,
выработать пути борьбы с этой грозной глобальной проблемой.
Современная проблема, связанная с кислотными дождями, охватила
множество стран, перешагнула через океаны, стала настоящим «бичом
для всего человечества». Впервые проблема кислотных дождей стала
предметом международного обсуждения в 1975 г. на Генеральной
ассамблее международного союза по теоретической химии. Европа
также страдает от кислотных дождей. Общее количество выбросов
SOuNOe мире, ежегодного, составляет более 250 млн т. В пересчете на
душу населения количество выбросов (килограммов в год): в Дании - 4,
бывшем СССР -18, Англии - 32, Польше - 55, Австралии - 8, Германии
-160, Италии - 20, Швейцарии -б(Г.В Войткевич, В.А Вронский, 1996
г.). Кислые осадки особенно типичны для Скандинавских стран, а также
Англии, Германии, Бельгии, Дании, Польши, Канады, северных районов
США. Отмечают случаи конфликтных ситуаций из трансграничных
переносов. Например, отдельные районы Норвегии, Финляндии,
Исландии, Дании на 80 - 90% загрязняются со стороны Германии и
Люксембурга. Для Швеции доля осадков извне близка к 70%. В России
очаги образования приходятся на Кольский полуостров, Норильск,
Челябинск, Красноярск и другие районы. В наши дни в
Санкт-Петербурге рН дождя колеблется от 4,8 до 3,7, в Красноярске - от
4,9 до 3,8, в Казани - от 4,8 доЗ,3. В городах до 70 -90% загрязнений в
атмосферу, в том числе и способствующих образованию кислых
осадков, поставляет автотранспорт (Ю.В. Новиков, 1998 г.).
Спектр влияния кислотных дождей.
Он очень широк. Прежде всего, они сказывают на популяции рыб в озерах,
особенно высокогорных, где вода стала кислой. По данным 1975 г., в США 51% озер
имели рН воды меньше 5, в 90% этих озер рыба полностью отсутствовала. Правда,
трудно предположить, что такая вода может сильно влиять на взрослых рыб. Скорее
всего, низкий рН препятствует размножению рыб, убивая икру. Сейчас на Земле
насчитываются многие тысячи озер, практически лишившихся своих обитателей.
Почти 20% рек и озер Швеции, Норвегии и Канады потеряли более половины
обитающих в них организмов. Так, в Швеции в 14 тысяч озер уничтожены наиболее
чувствительные виды, а 2200 озер фактически безжизненны. Около 1000 озер в США
заметно подкислены, а более 3 тысяч имеют кислотность, неблагоприятную для
многих обитателей. Кроме того, подкисленные воды лучше растворяют различные
минералы. Ртуть, содержащиеся в природных водоемах, в кислотной среде может
превратиться в ядовитую монометиловую ртуть. Подкисление в источниках
водоснабжения приводит к растворению в трубах токсичных металлов, которые
попадают в питьевую воду. Так, в одном из районов Нью-Йорка подкисленная
питьевая вода, простоявшая в трубах целую ночь, растворила свинец, и его
содержание превысило допустимые нормы. Кислотные дожди разрушают
строительные материалы (растворы, гипс, камень и др.), реагируя с кальцием и
магнием, входящими в их состав; усиливают коррозию строительных конструкции из
железа и других металлов. Шведские специалисты обнаружили высокую
корреляцию между кислотными дождями и коррозией стали. Бесценные мраморные
статуи, исторические здания и витражи во всем мире подвергаются пагубному
воздействию кислотных осадков.
Под действием кислотных дождей медленно разрушаются исторические
памятники из мрамора и известняка, простоявшие многие века и даже тысячелетия,
как, например, Парфенон в Афинах. Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу шедевру индийской архитектуры периода Великих Монголов. В Голландии статуи на
соборе Северного Иона «тают, как леденцы». В Европе имеется 100 тыс. ценнейших
витражей памятников средневекового готического искусства. В ближайшие 15-20
лет человечество их может потерять. Конечно, кислотные дожди отрицательно
влияют и на земные экосистемы. Несомненно, они - одна из причин деградации
лесов. По имеющимся данным, в Чехословакии серьезно повреждены деревья на 200
тысяч га лесов именно в тех местах, глее интенсивно сжигают бурый уголь с
высоким содержанием серы. В Польше погибшие деревья в районах, где
используется бурый уголь, обнаружены уже на 500 тысяч га. То же самое отмечено в
Австралии, Швейцарии, Швеции, Германии, Голландии, Румынии, США и других
странах'. В России повреждено около 1,5 - 2 млн га лесов, при этом основные очаги
поражения расположены в районе Норильска, Мончегорска, Братска. Всего на Земле
из-за кислотных дождей повреждены леса площадью 31 млн га. Особенно сильно
повреждаются хвойные леса, что в первую очередь связано с большей
продолжительностью жизни их хвои (4-6 лет), обусловливающей накопление в ней
относительно больших концентраций токсикантов. Первыми признаками поражения
хвойных лесов газами и кислыми осадками служат сокращение сроков жизни хвои и
уменьшение ее размера. При этом наиболее сильно повреждаются леса,
произрастающее в неблагоприятных условиях (на бедных почвах, в гористых
местностях, в зоне туманов). Высокой поражаемостью отличаются также бук, граб и
твердолиственные виды. Повышенной чувствительностью к загрязнению
атмосферы характеризуются многие виды лишайников. В результате они обычно
первыми исчезают из экосистем и поэтому являются индикаторами
неблагоприятного состояния среды. Это обстоятельство часто используют экологи.
Кислотные дожди могут высвобождать из почв токсичный для растений
алюминий. Свободный алюминий повреждает молодые корни, создает очаги для
проникновения в них инфекции, а также вызывает преждевременное старение
деревьев (болезнь Альцгеймера). Твердые частицы и оксиды серы, действуя
совместно, вредно влияют и на здоровье людей. Серная кислота, растворяясь в
каплях воды, образует едкий туман, вызывающий аллергию и другие заболевания.
Частицы сульфатов железа могут создавать дополнительный канцерогенный
потенциал в городском воздухе. Трагический случай зарегистрирован в 1952 г. в
Лондоне: за 5 дней из-за загрязнений, накопившихся в воздухе, погибли 4000
человек.
Предотвращение последствий кислотных дождей Непростая проблема. Водные и наземные экосистемы могут содержать и другие
щелочные вещества, которые в какой-то степени нейтрализуют кислотные дожди. Но
многократное воздействие выпадающих с осадками кислот истощает их буферную
емкость. В Швеции и США в порядке эксперимента было предпринято
известкование озер. Известняк содержит карбонат кальция, который уменьшает
кислотность воды и создает некоторый резерв сопротивляемости -буферную емкость.
Известкование можно применять и для снижения кислотности почв в лесах. В
Шварцвальде (Германия) в одной из лесов в почву внесли смесь сульфата магния (800
кг/га) и известняка (2270 кг/га). После такой обработки поврежденные деревья стали
«выздоравливать». Для борьбы с кислотными дождями используются те же
технические средства, что и для ограничения выбросов оксидов серы и азота в
атмосферу. Очистные установки различных конструкций хорошо известны. В 1982 г.
Норвегия, Финляндия и Швеция предложили уменьшить выброс в атмосферу серы
на 30%. К ним присоединилось Дания, Швейцария, Австралия, Канада. Канада
поставила цель снизить выбросы оксидов серы на 50%. Великобритания и Франция
отказалась от таких обязательств. В настоящее время выбросов в атмосферу оксидов
серы уменьшился по сравнению с 1975 г. примерно на 20%. Не следует забывать и о
том, что при сжигании угля на "ГЭС и в других промышленных производствах
образуется большое количество твердых частиц. Транспортные средства также
выбрасывают в воздух частицы солей свинца, капельки углеводородов, что
обусловливает фотохимический смог. Основные «поставщики» оксидов азота выхлопные газы от автомобилей. Для борьбы с ними применяются каталитические
конверторы и усовершенствованные двигатели. В США эти меры используются
довольно широко, но в Европе пренебрегают контролем за выхлопными газами, хотя
европейская автомобильная промышленность располагает необходимыми
технологиями и на автомобили, экспортируемые в США, защитные устройства
устанавливаются.
В заключение
Следует подчеркнуть, что все страны на международном уровне должны,
наконец, договориться о снижении выбросов диоксида углерода СО(2) и других
парниковых газов; сокращение выбросов оксидов серы SO(x) и оксидов азота NO(x);
запрещении использования хлорфторуглеводородов.
Трансграничные перемещения атмосферных загрязнений создают условия для
мировых экологических конфликтов. Виновниками загрязнителей атмосферы над
многими странами в Европе являются Англия и Германия. (Объясните, почему
территории Норвегии, Швеции, Дании, Финляндии загрязняются заводами Рура,
Бирмингема, Люксембурга.) По оценкам специалистов, лишь 10% загрязнителей,
выпадающих из атмосферы на территорию Норвегии, имеют собственно норвежское
происхождение. Остальные 90% переносятся из других стран. В Швеции 70%
атмосферных загрязнений переносятся из-за рубежа. Вместе с тем подсчитано, что из
Англии «экспортируется» около 1 миллиарда тонн оксида серы. Североевропейские
страны неоднократно обращались в международные организации по поводу этого
факта. Правительство Швеции обвинило Англию в ведении настоящей
«экологической войны» против своих соседей.
Аналогическая ситуация сложилась и в Северной Америке. Главными
загрязнителями воздушного бассейна, а через него и ландшафта на этом континенте
являются США. Трансграничные перемещения дымовых облаков на территорию
Канады и последующие кислотные дожди -предмет бесконечных споров между
США и Канадой. Переговоры по поводу кислотных дождей ведутся между обеими
странами на самом высоком уровне.
Решение проблемы кислотных дождей.
Решение этой экологической проблемы требует следующих мер:
1 - резкого снижения выбросов оксидов серы и азота, в первую очередь
сернистого газа, так как именно серная кислота и ее соли на 70 - 80% обусловливают
кислотность дождей.
2 - внедрение новых технологий, связанных:
а)
с экономией топлива (объем загрязнений уменьшается
пропорционально экономии энергии);
б)
с извлечением и удалением серы из топлива;
в)
улавливанием окиси серы из дымовых труб (известно более 200 таких
технологий; чаще всего
применяется промывка газов с добавлением извести, при этом достигается очистка от
серы на 90
- 95%);
г)
с уменьшением выбросов азота (на "ГЭС для этого применяется,
например, строго
контролируемая система подачи воздуха в зону горения топлива, при этом выбросов
оксидов
азота уменьшаются на 40 - 60%);
3 - международного сотрудничества, поскольку проблема кислотных дождей
глобальна.
К основным международным соглашениям по данной проблеме можно отнести
«Конвенцию о трансграничном загрязнении», которая вступила в силу в 1983 году
«Протокол о 30-процентном снижении выбросов окислов серы на территории 20
государств Европы и Канады» (1985, Хельсинки).